CN108194537B - 一种用于液力缓速器的虹膜式泵气损失抑制机构 - Google Patents

Abstract

本发明属于车辆液力辅助制动领域，特别涉及一种降低液力缓速器泵气损失的装置。一种用于液力缓速器的泵气损失抑制机构，其技术方案是：当液力缓速器不充油时，活塞杆伸出，虹膜挡片将流道挡住，此时，虹膜挡片阻碍空气在轮腔内部的循环流动，阻止动轮与定轮之间的气体流动，由此降低了动轮空转产生的转矩及功率损失。当液力缓速器开始充油工作时，由于油液的冲击力比空气大，当作用于活塞挡片的力大于弹簧预紧力时，活塞杆会被压入活塞缸中，虹膜挡片也会收到支撑架后不会阻碍流道，此时，泵气损失抑制机构不起作用且不影响液力缓速器的循环流道，液力缓速器工作腔内油液正常循环流动进行制动。本发明提高了对泵气损失的抑制效果。

Description

一种用于液力缓速器的虹膜式泵气损失抑制机构

技术领域

本发明属于车辆液力辅助制动领域，特别涉及一种降低液力缓速器泵气损失的装置。

背景技术

液力缓速器作为一种车辆辅助制动装置，具有高功率密度，制动力矩大，无机械磨损及热衰退现象，可长时间、长距离持续制动的优点，被应用于大功率重载车辆中。液力缓速器以液压油为传动介质，主要由动轮、定轮、传动轴及控制***构成。随着工作油液注入动轮与定轮之间的工作腔内，液体在动轮与定轮形成的工作流道内循环流动时，将遇到各种阻力造成的液力损失，如冲击损失、摩擦损失、转向损失等，从而产生制动力矩。通过循环冷却装置将工作油产生的热量带走，冷却后的工作油重新回到工作腔，进行循环工作。

液力缓速器不工作时，工作腔内不充入工作油，但是其动轮与传动轴相连，动轮一直随车辆行驶而旋转。此时，工作腔内的介质为空气，动轮旋转搅动空气也产生能量损失，这种损失称为泵气损失。液力缓速器虽然提高了安全性，但降低了效率。为了降低泵气损失，使车辆更加安全、节能、环保，对于泵气损失抑制机构的改进是目前液力传动研究领域重要课题之一。

目前，降低泵气损失的方法有很多。主要分为两类，一类是离合器式，将动轮与传动轴分离，使动轮停止转动，从而不搅动空气，另一类是通过降低工作腔空气压强及密度的方法，降低泵气损失。以上方法需要单独的机构和控制管路来实现，既增加了液力机械的复杂程度，提高了加工及配合精度，又占用大量空间，不利于实车应用。

降低泵气损失，主要是为了降低搅动空气的阻力产生的损失。在动轮与定轮间增加挡板，破坏空气循环流道，减少循环流量也是降低泵气损失的有效措施。但现有的挡片式泵气损失抑制机构只能覆盖小部分流道，泵气损失抑制效果相对较差，因此增加流道覆盖面积是挡片式泵气损失抑制机构亟待解决的问题，也是影响泵气损失抑制效果的重要影响因素。

发明内容

本发明的目的是：本发明提供了一种虹膜式泵气损失抑制机构，此机构安装于液力缓速器定轮及动轮之间，固定于定轮上，虹膜挡片起效时可以覆盖大部分流道，有利于提高扰流减阻效果，以减少车辆液力传动的泵气损失。

所述的用于液力缓速器的虹膜式泵气损失抑制机构包括：支撑架、虹膜挡片和驱动单元；

所述支撑架固定于液力缓速器的定轮上，在所述支撑架上沿周向固定两片以上虹膜挡片，当所述虹膜挡片展开时，挡住所述液力缓速器动轮与定轮之间的流道，当所述虹膜挡片收起时，所述液力缓速器动轮与定轮之间的流道畅通；

所述驱动单元用于带动所述虹膜挡片展开或收起。

所述驱动单元包括：液压动力单元、直线滑块和圆弧滑块；所述驱动单元与所述虹膜挡片一一对应；

所述支撑架上设置有用于使所述直线滑块滑动的直线滑道和用于使所述圆弧滑块滑动的圆弧滑道；

所述直线滑块和圆弧滑块和与之对应的虹膜挡片固接，所述直线滑块在所述液压动力单元的带动在做直线运动，推动与其对应的虹膜挡片展开；所述圆弧滑块在所述虹膜挡片的带动下沿支撑架的圆弧滑道随动，使与其对应的虹膜挡片沿设定运动轨迹展开。

所述液压动力单元为设置在所述支撑架上与所述虹膜挡片一一对应的液压活塞总成；

所述液压活塞总成包括：活塞挡片、活塞杆、活塞缸和弹簧；所述活塞挡片固定在所述活塞杆伸出端的端面，所述弹簧套装在活塞杆位于活塞缸内腔中部分的外圆周，其一端与活塞缸内底面抵触，另一端与活塞杆的轴肩抵触；所述活塞挡片的工作面承受空气或油液压力，受到的压力大于所述弹簧的预紧力时带动所述活塞杆向活塞缸缸体内移动；所述活塞杆(8) 与所述直线滑块固接。

工作原理：当液力缓速器不充油时，活塞杆伸出，虹膜挡片将流道挡住，此时，虹膜挡片会阻碍空气在轮腔内部的循环流动，阻止动轮与定轮之间的气体流动，由此降低了动轮空转产生的转矩及功率损失。当液力缓速器开始充油工作时，由于油液的冲击力比空气大，当作用于活塞挡片的力大于弹簧预紧力时，活塞杆会被压入活塞缸中，虹膜挡片收起，不阻碍流道，此时，泵气损失抑制机构不起作用，且不影响液力缓速器的循环流道，液力缓速器工作腔内油液正常循环流动进行制动。

有益效果：

(1)本发明采用虹膜挡片，且虹膜挡片通过支撑架连接在定轮上，当虹膜挡片展开时能够覆盖大部分流道截面，提高了对泵气损失的抑制效果，且虹膜挡片能够自动起效；同时，也具有易于加工、安装，维护方便的优点。

(2)通过阻隔动轮与定轮流道减少空转时的泵气损失，挡片起效时可以覆盖大部分流道，有利于提高扰流减阻效果。

(3)相比安装于动轮上的结构，支撑架直接与定轮进行连接，不增加动轮的轴向尺寸，不增加动轮的旋转惯量，有利于减少泵气损失。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为图1中液压活塞总成的结构图；

图3为图1中虹膜挡片的放大图；

图4为虹膜挡片收起状态示意图；

图5为虹膜挡片展开状态示意图。

其中：1-液压活塞总成，2-支撑架，3-虹膜挡片，4-直线滑块，5-圆弧滑块，6-活塞挡片，7-限位块，8-活塞杆，9-活塞缸，10-弹簧，11-密封圈，12-螺栓，13-弹簧垫圈，14- 内轮廓线、15-外轮廓线

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

参见附图1，一种用于液力缓速器的虹膜式泵气损失抑制机构，它包括：支撑架2，液压活塞总成1，虹膜挡片3，直线滑块4以及圆弧滑块5；所述虹膜挡片3指该挡片为基于虹膜式的挡片结构。

液压活塞总成1包括：活塞挡片6，限位块7，活塞杆8，活塞缸9，弹簧10，密封圈11，螺栓12和弹簧垫圈13，如图2所示；活塞挡片6由螺栓12和弹簧垫圈13固定在活塞杆8伸出端的端面，活塞挡片6的工作面承受空气或油液压力，受到压力时带动活塞杆8向缸体内移动；限位块7与活塞缸9杆体伸出端的端面通过焊接固定，对活塞杆8进行轴向限位，防止其脱出活塞缸9；活塞杆8伸入活塞缸9内与限位块7配合的部分通过密封圈11 进行密封；弹簧10套装在活塞杆8位于活塞缸9内腔中部分的外圆周，其一端与活塞缸9 内底面抵触，另一端与活塞杆8的轴肩抵触。

支撑架2固定于液力缓速器的定轮上，N个液压活塞总成1沿周向均匀固定在支撑架2 上，本例中N＝8。每个液压活塞总成1对应一个直线滑块4、一个圆弧滑块5以及一片虹膜挡片。

支撑架2上每个液压活塞总成1所在位置设置一个沿其径向的直线滑道和一个沿其周向的圆弧滑道，每个直线滑道内设置一个能够在其内部滑动的直线滑块4，每个圆弧滑道内设置一个能够在其内部滑动的圆弧滑块5。直线滑块4和圆弧滑块5分别和与其对应位置处的虹膜挡片3相连，且直线滑块和与其对应位置处的液压活塞总成1中的液压活塞杆8相连。

直线滑块4及圆弧滑块5通过轴用弹性挡圈对虹膜挡片3进行轴向固定，与支撑架2间隙配合固定；直线滑块4与活塞杆8间过度配合，在液压活塞总成1的控制下在直线滑道内做直线运动，以推动与其对应的虹膜挡片3展开；圆弧滑块5在虹膜挡片3的带动下沿圆弧滑动随动。当虹膜挡片3全部展开时，挡住液力缓速器动轮与定轮之间的流道，虹膜挡片3 展开过程中，圆弧滑块5在虹膜挡片3的带动下圆弧滑道随动，以保证与其对应的虹膜挡片 3的运动轨迹。

当虹膜挡片3完全伸出时可以覆盖大部分流道截面积，有利于提高扰流减阻效果。

该抑制机构集成于动轮与定轮之间，有利于密封，液压活塞总成1与虹膜挡片3的起效时刻由油液充液率及动轮转速共同控制。

虹膜挡片3的具体形状如图3所示，优选地，虹膜挡片3的内轮廓线14和外轮廓线15均由两段弧形组成，其最大宽度处(即内轮廓线和外轮廓线之间的最大距离)小于支撑架2的宽度，保证其在收起时能够收到支撑架内部，不会遮盖流道，如图4所示。为使其在展开时能够完全遮盖流道，其内轮廓线前端(即其与支撑座连接的相对端)为与液力缓速器轮轴外圆周面匹配的弧形结构，由此当虹膜挡片3全部展开时，八个虹膜挡片3内轮廓线前端的弧形结构正好包围液力缓速器轮轴外圆周面一圈，如图5所示。而虹膜挡片3内轮廓线后端的弧形结构与其外轮廓线前端的弧形结构一致，由此当虹膜挡片3全部展开时，相邻虹膜挡片3的内轮廓线和外轮廓线紧密贴合，附图5所示。

工作原理：当液力缓速器不充油时，液压活塞杆8伸出，推动虹膜挡片3展开，其位置如图1和图5所示位置，虹膜挡片3将定轮与动轮流道隔开，阻碍空气在流道内的循环流动，使循环流动被打乱，旋涡现象受到抑制，从而降低空转造成的转矩及功率损失。

当液力缓速器开始充油工作时，随着液力缓速器叶轮工作腔内充液率逐渐增加，油液逐渐增多，油液对于液压活塞总成1中的活塞挡片6工作面的冲击力逐渐增大，当油液的冲击力大于弹簧10的预紧力时，液压活塞杆8通过直线滑块4推动虹膜挡片3开始向液压缸体9 底部移动，直至冲击力增大到压缩弹簧10，使液压活塞杆8完全移动至缸体最底部位置，即直线滑块4移动至直线滑道的最内端。此时，虹膜挡片3收到支撑架内部，不会遮盖流道，如图4所示，此时，虹膜挡片3失去遮盖流道的效果，工作腔内油液及空气进行正常循环流动产生制动力矩。

综上，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于液力缓速器的虹膜式泵气损失抑制机构，其特征在于：包括：支撑架(2)、虹膜挡片(3)和驱动单元；

所述支撑架(2)固定于液力缓速器的定轮上，在所述支撑架(2)上沿周向固定两片以上虹膜挡片(3)，当所述虹膜挡片(3)展开时，挡住所述液力缓速器动轮与定轮之间的流道，当所述虹膜挡片(3)收起时，所述液力缓速器动轮与定轮之间的流道畅通；

所述驱动单元用于带动所述虹膜挡片(3)展开或收起；

所述驱动单元包括：液压动力单元、直线滑块(4)和圆弧滑块(5)；所述驱动单元与所述虹膜挡片(3)一一对应；

所述支撑架(2)上设置有用于使所述直线滑块(4)滑动的直线滑道和用于使所述圆弧滑块(5)滑动的圆弧滑道；

所述直线滑块(4)和圆弧滑块(5)和与之对应的虹膜挡片(3 )固接，所述直线滑块(4)在所述液压动力单元的带动在做直线运动，推动与其对应的虹膜挡片(3)展开；所述圆弧滑块(5)在所述虹膜挡片(3)的带动下沿支撑架的圆弧滑道随动，使与其对应的虹膜挡片(3)沿设定运动轨迹展开。

2.如权利要求1所述的用于液力缓速器的虹膜式泵气损失抑制机构，其特征在于：所述液压动力单元为设置在所述支撑架(2)上与所述虹膜挡片(3)一一对应的液压活塞总成(1)；

所述液压活塞总成(1)包括：活塞挡片(6)、活塞杆(8)、活塞缸(9)和弹簧(10)；所述活塞挡片(6)固定在所述活塞杆(8)伸出端的端面，所述弹簧(10)套装在活塞杆(8)位于活塞缸(9)内腔中部分的外圆周，其一端与活塞缸(9)内底面抵触，另一端与活塞杆(8)的轴肩抵触；所述活塞挡片(6)的工作面承受空气或油液压力，受到的压力大于所述弹簧(10)的预紧力时带动所述活塞杆(8)向活塞缸(9)缸体内移动；所述活塞杆(8)与所述直线滑块(4)固接。

3.如权利要求2所述的用于液力缓速器的虹膜式泵气损失抑制机构，其特征在于：当所述活塞杆(8)伸出时，通过所述直线滑块(4)推动与其对应的虹膜挡片(3)展开，挡住所述液力缓速器动轮与定轮之间的流道；当所述活塞杆(8)收回至活塞缸(9)最底部时，所述虹膜挡片(3)收到支撑架(2)内部，不遮盖流道。

4.如权利要求2所述的用于液力缓速器的虹膜式泵气损失抑制机构，其特征在于：在所述活塞缸(9)上，活塞杆(8)伸出端设置用于防止活塞杆(8)脱出活塞缸(9)的限位块(7)。

5.如权利要求1或2所述的用于液力缓速器的虹膜式泵气损失抑制机构，其特征在于：所述虹膜挡片(3)的最大宽度小于所述支撑架(2)的宽度；所述虹膜挡片(3)的内轮廓线(14)和外轮廓线(15)均包括两段弧线，其内轮廓线(14)前段为与液力缓速器轮轴外圆周面匹配的弧形线，后段为与其外轮廓线(15)前段弧形一致弧形线。